音频播控系统改造设计方案浅析

刘娜娜，彭永贤

（1.齐齐哈尔大学 计算中心，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.齐齐哈尔广播电视台，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

音频播控系统改造设计方案浅析

刘娜娜1，彭永贤2

（1.齐齐哈尔大学 计算中心，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.齐齐哈尔广播电视台，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

介绍了音频播控系统设计方案的总体结构，分析了智能化主控系统的性能，并详细阐述了系统的设备配置及利用总控系统软件控制各种硬件设备，实现协同工作的特点。通过技术改造，从系统方案到设备配置实现了一个全数字信号路由、智能化的电台系统。

音频系统；监听系统；音频路由；应急信号

市台现有音频网设备是2004年3月1日建成并正式投入使用的，承担着综合广播、文艺广播、乡村广播3套广播节目的播出任务，目前已连续运行10年时间，许多设备都已老化，亟待进行更新改造。按照“立足长远，兼收并蓄；超前准备，预留空间；因地制宜，量力而行；解决问题，消除隐患；明确责任，规范流程”的总体要求，更新改造总的方案是：原有播出方式不变，更新改造主控系统、直播间及录音室的全部音频网设备，通过更新改造，实现数字化、网络化、智能化的主控切换与监测功能，打造一个“永不停播”的电台。

电台音频网络包括主控系统、直播室、制作室、录音室等系统设备，其中，主控系统是整个音频网络的中心，调配所有节目的进出，所以，设计主控系统要建立大系统的概念，充分考虑各技术平台相互转换时可能存在的问题，为整个系统提供匹配的工作电平。矩阵又是主控系统的核心，主要用于节目的交换任务，考虑到今后的发展及电台实际要求，在主控矩阵等主要设备的选型和使用上都要留有扩展空间。

1 智能主控系统设计

1.1 主控系统设计

此次广播播控设备改造系统中的主控系统按照3个直播室，6个通道进行设计，智能主控系统是物理矩阵和网络矩阵的双矩阵备份结构，依托总控软件，进行主控切换和功能监测，从而建立一个数字化、网络化、智能化的监控系统[1]，如图1所示。

1.1.1 系统主要功能

具有同步切换功能，在总控软件的控制下，主矩阵可以进行同步切换，作为备用路由的网络音频矩阵也可以完全同步切换；具有监测网络设备的功能，该系统不仅能对音频设备进行控制和监测，而且支持对大量的网络设备进行监测；具有热添加功能，即根据需要可随时添加新硬件设备，而不用停止系统运行和修改内核，极大地提高了系统的稳定性；兼容性强，在设备选择上也不用局限在某个厂商的产品之上，可以根据需要选择不同厂商的产品。

图1 智能主控系统框图

1.1.2 音频监听监测系统设计

该音频监听监测系统是一个利用外网络（互联网）进行监听监测的系统。在原有的内网（总控网）监听系统上增加了外网的监听功能，该网络化监听系统的主要优点是通过外网也可以对各种信号进行监听监测。即通过网闸将总控网内的信号等传送到外网，外网用户可以通过运行监听监测软件与内网同步进行监听监测，这样扩大了监听范围，进一步保障了系统的安全播出。

同时，通过网络传输音频信号和设备内部状态的数据，既提高了系统的传输效率又提高了数据的安全性。用户还可以随时通过网络终端利用外网对慢录工作站中的内容进行查询与回放，极大地提高了系统的访问效率[2]。

网络化的监听系统设计解决了总控网数据传输的繁琐和多人同时监听监测不方便的问题，是对传统的监听监测系统的升级换代。

1.2 系统信号流程

主控系统要具备六大功能：音频路由的切换与传输，应急信号切换与代播，音频信号的监看及监听，直播间核心设备运行状态的监测，核心设备温度、湿度的监控，视频监控及录像。

1.2.1 音频路由的切换与传输

根据市台的具体情况，台内设置3个直播间，直播间延时器后数字输出先进入无源数字一分二，分出来的两路一路直接进入物理矩阵，另一路则送给网络矩阵，后端的网络智能垫乐四选一，其输入接口数字或模拟可选，直播室送到四选一的输入端（即3个AES/EBU数字输入），优先级最高的是物理矩阵直接输出信号，其次是网络矩阵的输出信号，最后还有一个来自直播间数字直播调音台的直出信号（延时前），只有当以上信号源都出现问题时，四选一才会自动启动内部垫乐进行播出。

主控主信号的流程具体如下：直播间延时器后输出→无源数字音分→跳线盘→数字矩阵→跳线盘→智能四选一及补乐机→跳线盘→网络音分→跳线盘→主备光端机及其他需要的地方（例如送往外县区调频转播站和有线电视网）。

在物理矩阵系统中增加一个推子，这个推子可以直接控制物理矩阵的输出电平。

1.2.2 应急信号的切换与代播

为了保障播出的安全性，每个直播间的调音台都要利用不同的母线输出两个数字信号，这样是为了保证一条母线出现故障不影响另一条母线的输出，避免了停播事故的出现。

利用无源音频分配器（无源音分）接收延时器后的数字信号，无源音分输出两路数字信号，一路送入物理矩阵进行处理，一路送入网络矩阵进行处理，处理后的信号分别送入四选一及补乐机的前两路输入，进一步保障了信号不间断输出，延时前调音台直接输出的信号送入四选一及补乐机的第三路输入。转播信号也通过无源音分分别送入物理和网络矩阵进行处理，并把物理矩阵输出数字信号返送给各直播间调音台，即可实现直播间的手动转播。

应急信号的切换顺序是：延时后的主物理矩阵输出信号→延时后的备用网络矩阵输出信号→延时前的调音台信号→内部补乐信号。在以上四步切换中直到第三步都是正常的直播节目信号，也就是说它仍然是“优播”，只有当前三步都没信号输出时（这样的情况可以这样理解，只有当调音台彻底崩溃时，也就是两条母线同时没有信号输出时才会发生，这样的几率很低），系统才会切换到内部补乐输出上，这时才是劣播。所以，在非极端情况下（全部断电，UPS也无法供电时），该方案都可以看做是一个“永不停播”的电台。

在这个方案中可以选择自动操作和手动操作两种状态，当选择自动操作状态时，四选一及补乐机将按照设定的监测及切换顺序自动进行切换。当选择了手动操作状态时，系统就提供另一种手动应急切换方案，如当主控系统中间环节出现故障时，但是直播间的调音台还可以正常使用的情况下，可以通过手动方式把信号直接送入后端传输设备，即通过手动插接直播间音源与传输端的两极跳线盘实现。即使当系统中的某一个设备出现故障时，也可以通过手动插接中间的两极跳线盘的方法实现信号的跳接，同样可以保证节目的正常播出。

由于从直播间出来的数字或模拟信号输入到的音分为无源数字一分二，它本身不受电源的制约，出现故障的可能性更低，可以忽略不计。另外在这个系统中还加入开路信号的监测，可以同时接收FM/AM信号，并可监测空中信号的彩条、相位、场强、噪声、李萨如图等。同时可以进行监听，还可以对开路信号进行慢录。

1.2.3 音频信号的监看、监听及核心设备温度监控

要实现音频信号的监看及监听，以及核心设备的温度监控，监测内容包括对左右声道电平、左右声道相位图、左右声道相关性、李萨如图、开路信号的场强等指标进行监测，并同时可以进行监听。监听可选择使用触摸屏的方式来实现，可设置为手动点选监听或者是自动轮听，轮听间隔时间可定义。

对于直播间核心设备运行状态的监测，包括调音台的运行状态（包括主机箱工作温度、电源状态、板卡是否故障，甚至推子的状态等），延时器的工作状态（包含延时状态等）[3]。

温湿度监测一般是在直播间的直播调音台、主控的矩阵、工作站系统中的服务器以及磁盘阵列柜等核心设备的位置安装温湿度传感器，监测其温度变化。当设备的外侧温度高于设定的门限值的时候，系统会开始报警，并提示这个设备可能会因温度过高而出现故障。这样会使故障设备被及时发现，以便防患于未然。温湿度监测对于当无人值守的机房空调出现故障时所带来的设备过热造成的死机、崩溃等故障具有非常大的预警作用。

1.2.4 视频监控及录像

总控系统要具有视频监控的功能，通过网络摄像机实现，这些网络摄像机本身要带有IP接口，将它们通过网线连接到专用的交换机上，相关设备就可以拾取视频流。它既可以将这些视频画面和其他部分显示在一起，也可以专门将它显示在一个或多个显示器和液晶电视上。它的界面是可以随时进行拖拽操作的。并且这些视频可以直接录制在计算机上，方便历史资料的查询和调取。

2 直播间系统设计

直播间负担着电台绝大部分播出任务，包括直播节目、录播节目、转播节目（手动方式）及热线听众互动等。目前的系统应以数字化、网络化、智能可监测化为设计标准来进行建设。

直播间系统是电台节目播出的源机房，是电台播出系统中唯一由主持人直接操作并直接播出的机房系统。由于主持人并不是专业的技术人员，所以就要求直播间系统中的设备性能稳定、操作简单、易于维护。

直播间系统是一个以数字直播调音台为核心设备的播出硬件系统（如图2所示），系统中包含所有与播出工作有关的周边设备，如主持人用传声器、嘉宾用传声器、专业CD机、DVD机、专业广播延时器、电话耦合器、耳机、耳分、监听音箱等。

调音台是直播系统的核心设备，采用CRYSTAL数字网络调音台，CRYSTAL是由调音台主机箱和调音台推子模块以及外置机架式热冗余双电源这三大部分组成。配置4路传声器输入，12通道模拟线路输入，4AES/EBU输入，16通道模拟线路输出，4AES/EBU输出，8GPI/O，用于显示表头的软件以及1个扩展槽，可选4个MADI接口。扩展槽可增加的扩展卡包括8通道模拟线路输入/输出卡，4AES/EBU输入/输出卡，4路传声器输入和4通道模拟线路输入卡。

图2 直播间系统框图

首先，调音台要实现100%的模块化以及分体式结构，调音台的主机箱和调音台推子模块采用分体结构，调音台主机箱采用双电源供电机架插卡式结构，调音台推子模块也是双电源供电的模块化结构，以4推子为一个单元，这种结构是最合理的结构，在调音台的维护、系统扩展方面具有优势。

第二，就是调音台的网络化结构，今后网络化智能化节目播出控制传输发射接收系统是广播技术发展的必然趋势，如果调音台现在就具有满足国家标准的网络化接口，无疑为今后整个播控系统的发展提供了条件，是具有战略性前瞻的举措。

调音台要提供多种网络化接口：MADI光纤网络接口是国家标准支持多通道数字音频网络接口，单根多模光纤可同时传输64个通道的音频信号，这是电台解决原有单通道音频电缆传输效率低的最佳手段；GPIO接口可通过从接口实现调音台的对外控制或者被外部设备控制，例如对门灯的控制以及FADER START功能等；ETHERNET网络接口是最有用的网络接口，通过这个接口可以设置调音台的参数、监视调音台音频的状态和参数、监控调音台的工作状态。

3 结束语

此系统核心是总控系统，总控的核心是总控专家软件，系统不但是一个高度集成和智能化，代播手段非常齐备的主控系统，而且安全性高、兼容性强、稳定可靠。此次技术改造，从系统方案到设备配置实现了一个全数字信号路由、智能化的电台系统，改变了目前电台信号监听监测手段相对单一的状况，是一个名副其实的“永不停播”的电台。

[1]李娜.广东电视台国际频道高清播出系统概述[J].电视技术，2013（20）：52-54.

[2] 姜宁.异构播出系统中业务流程统一监控的设计和实现[J].广播与电视技术，2011（5）：126-130.

[3] 忻震.“可编程”改变传统调音台模式[J].电声技术，2011，35（6）：70-72.

彭永贤(1970—)，研究员级高级工程师，主研广播电视设备的应用。

Audio Broadcast on Transformation of Control System Design

LIU Nana,PENG Yongxian
（1.Computing Center of Qiqihar University,Heilongjiang Qigihar 161006,China; 2.Radio and Television of Qigihar,Heilongjiang Qigihar 161005,China）

Audio broadcast control system is introduced in this paper.The overall structure of the design scheme,the performance of the intelligent control system are analyzed,and the system equipment configuration and the use of total control system software to control a variety of hardware equipment is elaborated in detail,the characteristics of the cooperative work is realized.A intelligent radio station is realized from system solutions to system configuration.

audio system;monitoring system;audio routing;emergency signals

TN93 文献标志码：B DOI：10.16280/j.videoe.2015.06.020

【本文献信息】刘娜娜，彭永贤.音频播控系统改造设计方案浅析[J].电视技术，2015，39（6）.

黑龙江省教育厅科学技术研究项目（12541868）

刘娜娜(1969—)，女，副教授，主研计算机教育及网络通信；

闫雯雯

2014-07-10